Der Einfluß von Amytal, 2,4-Dinitrophenol und Phenazinmethosulfat auf die Bacteriochlorophyllsynthese in anaeroben Kulturen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Durch die Hemmstoffe Amytal (5·10^-3 m), 2,4-Dinitrophenol (1,25·10^-4 m) und Phenazinmethosulfat (10^-6 m) wird die Bacteriochlorophyllbildung bei Rhodospirillum rubrum unter anaeroben Bedingungen im Dunkeln völlig verhindert. Der Abbau der Speicherstoffe (Kohlenhydrate) verläuft genau so rasch oder schneller als ohne Hemmstoffe.Die Hemmung der Bacteriochlorophyllsynthese unter anaeroben Bedingungen im Licht ist vom spezifischen Anfangsbacteriochlorophyllgehalt der Zellen abhängig. Nach einer semiaeroben oder anaeroben Vorkultur der Bakterien, bei der der Photosyntheseapparat in gewissem Umfange ausgebildet wird, ist der Einfluß der genannten Hemmstoffe auf die Bacteriochlorophyllsynthese und das Wachstum im Licht deutlich geringer als in pigmentlosen Zellen.Bei einem spezifischen Bacteriochlorophyllgehalt von 1,5 g/mg Protein kann bereits eine Nettozunahme der Kohlenhydrate bei anaerober Kultur im Licht erfolgen.

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The influence of amytal, 2,4-Dinitrophenol, and Phenazinemethosulfate on the biosynthesis of bacteriochlorophyll in anaerobic cultures of Rhodospirillum rubrum

Summary Amytal (ethylisoamylbarbituric acid; 5·10^-3 m), 2,4-Dinitrophenol (1.25·10^-4 m), and Phenazinemethosulfate (10^-6 m) completely inhibits the synthesis of bacteriochlorophyll in anaerobic cultures in the dark. The degradation of carbohydrates runs in the same rate or quicker than without inhibitors.The rate of inhibition of bacteriochlorophyll synthesis under anaerobic conditions in the light is dependent from the specific content of bacteriochlorophyll in the cells on the beginning of culture. After a semiaerobic or anaerobic preculture some bacteriochlorophyll is present and the influence of the inhibitors on the bacteriochlorophyllsynthesis and the growth rate is diminished. If the specific bacteriochlorophyll content is 1,5 g/mg protein or higher a netto increase of the carbohydrates in anaerobic light cultures takes place.

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Abkürzungen im Text BChl Bacteriochlorophyll - 2,4-DNP 2,4-Dinitrophenol - PMS Phenazinmethosulfat     

Der Einfluß des Sauerstoffpartialdruckes und der Antibiotica Actinomycin und Puromycin auf das Wachstum,die Synthese von Bacteriochlorophyll und die Thylakoidmorphogenese in Dunkelkulturen von Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Die Wachstumsrate (1/p; p = Proteinverdopplungszeit) von Rhodospirillum rubrum in aeroben Dunkelkulturen ist vom Sauerstoffpartialdruck abhängig. Das Optimum liegt bei 3–5 mm Hg [O₂]. Steigt die O₂-Konzentration auf 150 mm Hg [O₂] an, so vermindert sich die Wachstumsrate langsam um etwa 10%. Unterhalb 2 mm Hg fällt sie dagegen steil nach 0 ab. Die Ausbildung des gesamten Systems der Photophosphorylierung (Thylakoide, Chromatophoren) ist ein lichtunabhängiger, aber vom Sauerstoffpartialdruck direkt abhängiger Prozeß. Die Morphogenese wird induziert, wenn der Sauerstoffpartialdruck auf etwa 20 mm Hg erniedrigt wird. Das Optimum der Bacteriochlorophyll-bildung unter aeroben Dunkelbedingungen liegt bei etwa 2 mm Hg [O₂]. Die Pigmentsynthese kann durch Veränderung der Sauerstoffkonzentration induziert werden, ohne die Wachstumsgeschwindigkeit in der logarithmischen Wachstumsphase zu verändern. Eine Änderung der Wachstumsrate führt zu einer relativen Verschiebung der Syntheseraten für DNS, RNS und Protein.

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Summary The growth rate (1/p; p = time for protein doubling) of Rhodospirillum rubrum in aerobic dark cultures is dependent from the oxygen partial pressure. The optimum of growth is achieved at an oxygen partial pressure of 3 to 5 mm Hg. At 150 mm Hg [O₂] the growth rate will be reduced to 90% of the optimal rate. After lowering the oxygen partial pressure below 2 mm Hg the growth rate is dropped very strongly.The morphogenesis of the thylakoid-or chromatophore—membranes and the biosynthesis of bacteriochlorophyll are light independent processes. The morphogenesis is started by lowering the oxygen partial pressure. The optimum of bacteriochlorophyll synthesis in dark cultures is near the oxygen concentration of 2 mm Hg. It is possible to induce the pigment synthesis by lowering the oxygen partial pressure without changing the growth rate. But a change of the growth rate implies a change of the quotient protein/RNS and RNS/DNS. After induction of bacteriochorophyll synthesis early proteins are synthesized which are needed for the last part of the Mg-way of tetrapyrrol synthesis.

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Im Text verwendete Abkürzungen B.-Chlorophyll Bacteriochlorophyll - DNS Desoxyribonucleinsäure - RNS Ribonucleinsäure - ATP Adenosintriphosphat     

Der Einfluß der Kulturbedingungen auf den ATP-ADP-und AMP-Spiegel bei Rhodospirillum rubrum

Zusammenfassung Das Verhältnis der Adenin-Nucleotide in Zellen von Rhodospirillum rubrum änderte sich stark mit den Kultur-und Wachstumsbedingungen.Aerob wachsende Dunkelkulturen und anaerobe, ruhende Lichtkulturen unterschieden sich nur geringfügig in den Pool-Größen von ATP, ADP und AMP.Wurde die ATP-Bildung gehemmt oder fiel der ATP-Spiegel durch hohe Syntheseleistungen der Zelle, so erhöhte sich anaerob im Licht oder im Dunkeln der AMP-Spiegel viel stärker als der ADP-Spiegel, in aerober Dunkelkultur dagegen nahmen ADP und AMP gleichmäßiger zu.In aerober Lichtkultur konnte der relative ATP-Gehalt höher sein als in aerober Dunkel-oder anaerober Lichtkultur. Es wird Pyruvat angereichert.Antimycin A (40 g/ml) bewirkte in aerober Lichtkultur eine Abnahme des ATP-Pools.Der spezifische Adenin-Nucleotid-Gehalt pro Milligramm Protein betrug: 5,5–6,2 nMol ATP; 1,5–3,4 nMol ADP; 1,0–1,8 nMol AMP in aerober Dunkelkultur; 1,0–3,9 nMol ATP; 2,6–4,0 nMol ADP; 2,5–5,4 nMol AMP in anaerober Dunkelkultur und 4,5–6,5 nMol ATP; 1,6–3,3 nMol ADP; 1,0–3,3 nMol AMP in anaerober Lichtkultur.Einen besonders niedrigen Quotienten für ATP/AMP in den Zellen wurde unter Kulturbedingungen erhalten, bei denen die Syntheserate des Bacteriochlorophylls größer als die Wachstumsrate war.Es wird diskutiert, ob die Adenin-Nucleotide einen Einfluß auf die Regulation der Morphogenese bei R. rubrum haben.

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The influence of cultural conditions on the ATP-, ADP- and AMP-pool of Rhodospirillum rubrum

Summary The ratio of adenine nucleotides in the cells of Rhodospirillum rubrum varies considerably depending upon the cultural and growth conditions.There was no significant difference in the pool size of ATP, ADP and AMP comparing growing cells, which were cultivated aerobically in the dark, and cells, which were cultivated anaerobically in the light without substrate.When the synthesis of ATP was inhibited or the ATP pool was lowered by high synthetic activity of the cells, the level of AMP was increased more drastically than that of ADP. This was true under anaerobic conditions in the light as well as in the dark. Under the same conditions in aerobically grown dark cultures, ADP and AMP increased to nearly the same extent.In aerobic light cultures the relative content of ATP can be higher than in aerobic dark cultures or in anaerobic light cultures. In the former pyruvate accumulated.With antimycin A (40 g/ml) the ATP pool decreased in aerobic light cultures.The specific content of adenine nucleotides per mg protein was: 5.5–6.2 nMol ATP; 1.5–3.4 nMol ADP; 1.0–1.8 nMol AMP in cells cultivated aerobically in the dark; 1.0–3.9 nMol ATP; 2.6–4.0 nMol ADP; 2.5–5.4 nMol AMP in cells cultivated anaerobically in the dark and 4.5–6.5 nMol ATP; 1.6–3.3 nMol ADP; 1.0–3.3 nMol AMP in cells cultivated anaerobically in the light.An especially low ATP/AMP ratio was found when the culture conditions were such that the rate of synthesis of bacteriochlorophyll was higher than the growth rate.The influence of the adenine nucleotides on the regulation of morphogenesis in Rhodospirillum rubrum has been discussed.

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Abkürzungen: ATP=Adenosintriphosphat, ADP=Adenosindiphosphat, AMP=Adenosinmonophosphat, BChl.=Bacteriochlorophyll, 2,4-DNP=2,4-Dinitrophenol, NADH=reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid, Tris=Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan, ÄDTA=Äthylendiamintetraessigsäure, Dinatriumsalz.     

Fettsäuregehalte in Lichtkulturen von Rhodospirillum rubrum während der Thylakoidmorphogenese

Zusammenfassung Der Zusammenhang zwischen der Ausbildung des intracytoplasmatischen Membransystems und dem Gehalt der Zellen an Fettsäuren und Lipid-Phosphor wird an Rhodospirillum rubrum untersucht. Trotz Steigerung des Membrangehaltes nach der Überführung aerober thylakoidfreier Dunkelzellen in anaerobe Lichtbedingungen bleibt der Gehalt an Fettsäuren und Lipid-Phosphor pro Gesamtzellprotein unverändert. Das gleiche Resultat ergibt sich, wenn eine Steigerung des Thylakoidgehaltes im System anaerob Normallicht (4000 Lux) anaerob Schwachlicht (400 Lux) hervorgerufen wird. Dieses Resultat eines konstanten Fettsäurespiegels wird nicht durch eine Änderung des Bezugsystems Protein erzielt. Der Quotient Proteingehalt pro Volumen dichtgepackter Bakterien bleibt während der Membransynthese konstant. Aus Licht- und Dunkelzellen werden eine Rohmembranund eine Rohzellwandfraktion angereichert. Die Wandfraktion aus aeroben Dunkelzellen enthält einen höheren Anteil der Gesamtfettsäuren der Zelle als die Wandfraktion aus anaeroben Lichtzellen. (2-¹⁴C)-Acetat wird von wachsenden Zellen unter Normallichtbedingungen (4000 Lux) in hoher Rate eingebaut. Nach der Umschaltung auf Schwachlicht (400 Lux) wird diese Aufnahme zugleich mit dem Wachstum gestoppt. Werden aerobe Dunkelzellen in semiaerobe Lichtbedingungen über-führt, wird der Gehalt an Fettsäuren und Lipid-Phosphor um 70% erhöht. Die Ergebnisse werden im Rahmen der Hypothese diskutiert, daß ein großer Teil der Zellfettsäuren in der Wand lokalisiert ist und daß dieser Anteil koordiniert mit dem Membrangehalt verändert werden kann.

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Contents of fatty acids in light cultures of Rhodospirillun rubrum during the synthesis of thylakoids

Summary The correlation between the formation of the intracytoplasmic membrane system and the content of fatty acids and lipid phosphorus in cells of Rhodospirillum rubrum is investigated. After induction of thylakoid synthesis by transferring aerobic dark grown cells into anaerobic light conditions, the content of fatty acids and lipid phosphorus per protein of the cells remains unchanged. The same result is found if the increase of thylakoid content is induced by lowering the light intensity from moderate (4000 lux) to low (400 lux) light intensity under anaerobic conditions. The constant level of lipids during the morphogenesis of thylakoids is not conditioned by a change of the protein content of the cells. The ratio protein to volume unit of wet packed bacteria is not changed during the synthesis of thylakoids. Crude cell wall and membrane fractions are isolated from light and dark grown cells. The wall fraction from dark aerobic grown cells contains more fatty acids than that of anaerobic light grown cells. Label from (2-¹⁴C)-acetate is rapidly incorporated by growing cells cultivated under moderate light intensity. After transfer to low light conditions acetate incorporation and growth stop immediately. If aerobic dark grown cells are transferred to semiaerobic light conditions the content of fatty acids and lipid phosphorus in the cells is increased by 70%. The results are discussed from the view that a great part of the fatty acids of the cells is localized in the cell wall and that this amount can be altered in coordination with the membrane content of the cells.

     

Untersuchungen zur Substruktur der “Chromatophoren” von Rhodospirillum rubrum und Rhodospirillum molischianum

Summary Electron microscopy of ultrathin sections reveals that in the photosynthetic bacterium Rhodospirillum molischianum Giesberger numerous discrete discs, the chromatophores, are developed. The chromatophores are 300 m in diameter and have a thickness of 70 to 80 m. In their substructure they show piled-up plates, the lamellae. The dense plates are about 45 Å thick with less dense interspaces of 50 Å. The small vesicular chromatophores of Rhodospirillum rubrum Esmarch are surrounded by membranes and have a diameter of about 70 m. The chromatophores of both species are arranged at the periphery of the cell. A definition of the two strains on the fundamentals of morphological features is given. The absorption-spectra of the pigment extracts exhibit characteristic differences.     

Der Einfluß von Tannin auf die Dehnbarkeit der Zellwand

Zusammenfassung Das Ziel vorliegender Arbeit war, die Wirkung von Tannin auf die Zellwanddehnbarkeit zu untersuchen. Sämtliche Versuche wurden mit 35 mm langen Hypokotylspalthälften 6 Tage alter Sonnenblumenkeimlinge ausgeführt. Die Zellwanddehnbarkeit solcher Spalthälften, die mit Glycerinlösung infiltriert waren, erfolgte mit einer Streckwaage. Nach einer 24stündigen Vorbehandlung in Tanninlösungen (5·10^–4 molar) wurde die Dehnbarkeit der Zellwände um 26% erniedrigt. Die tanninbedingte Abnahme der Wanddehnbarkeit war pH-abhängig. Sie war am stärksten bei pH 6 und sank mit zunehmender Säure des Inkubations-mediums. Bei pH 7 war die Dehnbarkeit tanninbehandelter Hypokotyle sogar stärker als die entsprechender Pufferkontrollen. Die Erniedrigung der Zellwanddehnbarkeit durch Tannin lief parallel zu einer Wachstumshemmung. Offensichtlich wirkt der Gerbstoff Tannin nicht direkt auf die Zellwand, da die Dehnbarkeit von Hypokotylgewebe nicht verändert wurde, wenn diese ohne Vorbehandlung mit einer tanninhaltigen Glycerinlösung infiltriert und plasmolysiert wurden. Die Wirkung auf die Zellwand scheint sekundärer Natur zu sein und über den Stoffwechsel abzulaufen. Mögliche Reaktionsmechanismen wurden ausführlich besprochen.

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Summary The aim of this paper was to investigate the effect of tannin on the extensibility of cell walls. All experiments were done with 35 mm hypocotyl sections of six days old sunflower-seedlings which were split longitudinally into two identical halves. The wall extensibility of those split halves which were plasmolysed by infiltration with glycerin was measured by using a special stretching apparatus. It was found that after a 24 hours preincubation period in tannin solutions (5·10^–4 molar) the extensibility of cell walls became reduced by 26 per cent. The rate of the tannin-caused decrease of cell wall extensibility was dependent on the acidity of the incubation fluid. It was highest at pH 6 and sank with increasing acidity of incubation medium. The extensibility of hypocotyls treated with tannin was at pH 7 even higher than that of corresponding buffer controls. The reduction of cell wall extensibility by tannin ran fairly parallel with a growth inhibition. It has been shown that there is obviously no direct action on the cell wall by tannin, since the extensibility of hypocotyl tissue was not affected if it was infiltrated and plasmolysed by a tannin containing glycerin solution without any pretreatment. The effect on the cell wall seems of secondary nature and acts probably via metabolic factors. Possible mechanisms are extensively discussed.

     

Der Einfluß der Nebennierenrinde auf das Wachstum und die Fruchtbarkeit von Daphnia pulex

Ohne ZusammenfassungEine vorläufige Mitteilung ist erschienen in den »Verslagen der Koninklyke Academie van Wetenschappen«, T. XXIX, S. 1196, und im Biologischen Zentralblatt, Bd. 42, 1922, S. 109.     

Der Einfluß von Gibberellin und Colchizin auf die Keimung und das Keimlingswachstum von Sommergerste

Ohne ZusammenfassungMit 5 Abbildungen     

Der Einfluß von Na-Fluorescein auf die Feinstruktur der Wurzelhaare von Lepidium sativum

Summary Cytoplasmic disarrangements in the root hairs of Lepidium sativum caused by the vital stain Na-fluorescein (Uranine) after applications of different duration were analyzed by electron microscopy. After an application time of eight min there appear microbody-like structures and vacuoles in the cytoplasm. After a 16-min application severe disorganizations of membranes are brought about. There are distortions and dissolutions of the internal mitochondrial structures. The long cisternae of the ER are fragmented. Vesicle-like structures with a twofold border appear, which probably arise from Golgi cisternae transformed into rings. Between the cell wall and the plasmalemma, which is masked by a substance of high contrast, vacuole-like structures are formed. As these processes coincide with the extrusion of the dye from the cytoplasm, which may be observed in the light microscope, a connection between the two phenomena is assumed, the possibility of which is discussed under the aspect of decompartimentation.     

Gletscherwinde und Ihr Einfluß auf die Pflanzenwelt

Ohne Zusammenfassung     

Der Einfluß der Sehkraft auf die Funktion des Hodens und auf die äußeren Geschlechtscharktere

Ohne Zusammenfassung Mit 2 Textabbildungen.